Ein neonatales Schweinemodell zur Evaluierung neuroprotektiver Strategien in der Kinderherzchirurgie

Einleitung Operationstechniken in der neonatalen Herzchirurgie, die mit Kreislaufstillstand in tiefer Hypothermie einhergehen, stellen ein ernstes Risiko hinsichtlich der Beeintrachtigung der psychomotorischen und mentalen Entwicklung dar. Die umfassende Evaluierung des Pathomechanismus solcher Komplikationen ist nur im Tiermodell moglich. Daher untersuchten wir die Veranderungen in der zerebralen Perfusion und Oxygenation sowie die neuropathologischen Veranderungen im Gehirn nach hypothermer extrakorporaler Zirkulation (EKZ) mit verlangertem Kreislaufstillstand in einem neonatalen Tiermodell. Methodik 10 Neugeborenen Ferkeln mit einem Alter unter einer Woche (Gewicht: 2,1±0,5 kg) wird nach dem Anschluss an die EKZ (Fluss 200–250 ml/kgKG/min) und einer homogenen Kuhlung auf 14°C rektaler Temperatur ein Kreislaufstillstand von 60 Minuten induziert. Parameter der Hirnperfusion und Oxygenation werden kontinuierlich durch die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS), Blutgasanalysen und den transkraniellen Doppler und punktuell durch die Mikrospharentechnik bestimmt. Nach Reperfusion und Wiedererwarmung werden die Tiere von der EKZ entwohnt und fur weitere 6 Stunden uberwacht. Das Gehirn wird dann umfassend histologisch und immunhistochemisch untersucht. Die hypoxischen Neuronen werden quantitativ morphometrisch in der Region des Hippocampus (CA1–CA4 und Gyrus dentatus), des Groshirns, der Stammganglien und des Kleinhirnes erfasst. Es werden Neuronen hinsichtlich der Nekrosen, Apoptosen beurteilt. Die Konzentrationen von Interleukin 8 (IL-8) und Tumor-Nekrosefaktor-Alpha (TNF-α) werden mit Hilfe eines Immunoassay Kitts (Cytoscreen) analysiert. Die biochemische Marker fur das Gehirn das Protein S-100B und die neurospezifische Enolase (NSE) werden mit LIA-Kitts (Byk-Sangtec®, Dietzenbach, Germany) bestimmt. Funf Arten unterschiedlich fluoreszierender Polysteren-Mikrospharen (FluoSpheres, Molecular Probes Inc., Leiden, Holland) werden zur quantitativen Evaluierung der regionalen Hirnperfusion in den Hauptphasen der EKZ eingesetzt. Ergebnisse Die ersten histologischen Ergebnisse in allen Regionen zeigen ein diffuses perivaskulares Odem mit einer Schwellung der astrozytaren Endfuse; signifikant hypoxisch veranderte Neurone wurden nach 60-minutigem Kreislaufstillstand nicht gesehen. Immunhistochemisch stellt sich eine deutliche Anfarbung der Astrozyten und deren perivaskularen Endfusen mit S-100 dar. Die globale Hirnperfusion fiel signifikant wahrend der Kuhlung ab und war in der Reperfusionsphase hoher als praoperativ. Schlussfolgerung Die Durchfuhrbarkeit einer hypothermen Perfusion mit folgendem verlangerten Kreislaufstillstand und Reperfusion mit Entwohnung von der EKZ ist an einem neonatalen Schweinemodell moglich. Ein charakteristisches morphologisches Lasionsmuster der Astrozyten, nicht jedoch der Neurone, wurden nach tief hypothermem Kreislaufstillstand in diesem Modell identifiziert. Verschiedene neuroprotektive Strategien werden zur Zeit erprobt.